CN102192808B - 一种风压检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风压检测装置，包括温度采集模块(10)，风机模块(20)，电流检测模块(30)，控制模块(40)和存储模块(50)；本发明提供了一种风压检测方法，包括步骤：检测风压检测装置所处环境温度、风机当前转速及风机电流；根据所述环境温度对所述风机电流进行温度补偿；根据温度补偿后的风机电流的值、及预先存储的风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值与风机当前转速对应的风压电流额定量判断当前外界风压是否产生风堵。应用本发明可以实现降低环境温度对风机电流影响带来的风压检测误差。

Description

一种风压检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及一种风压检测装置和检测方法，特别是指一种应用于燃气热水器或采暖炉的风压检测装置和检测方法。

背景技术

对外界风压的检测是燃气热水器和采暖炉的必要过程，这将直接关系到燃气热水器和采暖炉的燃烧是否正常以及一氧化碳是否超标。目前，燃气热水器和采暖炉通常采用风压开关即利用气的压力推动微动开关来实现检测燃烧室压强的风压检测方法：风机没工作时，压差盘两侧压力处于平衡状态，弹簧推杆在弹簧力的作用下压迫微动开关，使其处于断开状态；当风机正常工作时，由于风机抽风的作用，使压差盘的上侧成负压状态，下侧压力腔内的正压推动阀膜使弹簧推杆向上运动，释放微动开关的触点，是微动开关接通，输出信号给控制器，达到风压检测的目的。由于风压开关只能在某个压强点闭合或断开，因此在需要对风机调速时，风压开关便会出现适应性差甚至无法使用的缺点。

中国专利说明书200510036240.8公开了一种风压智能检测装置及其检测方法，该发明通过检测风机的转速与风机电压电流之间的关系判断出外界风压，在风机全部的转速范围内，实现了热水器燃气对风压检测及风压保护的需要。该发明虽然解决了使用风压开关进行风压检测的不足，但并没有考虑到环境温度对风机电流产生的影响，因此会产生风压检测误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种风压检测装置和检测方法，以实现降低环境温度对风机电流影响带来的风压检测误差。

本发明提供的一种风压检测装置，包括：

温度采集模块10，用于采集风压检测装置所处环境温度；

风机模块20，用于排出燃气热水器燃烧产生的废气及控制风机转速；

电流检测模块30，用于检测风机电流；

存储模块50，用于存储在无风压下风机不同转速对应的经温度补偿的不同风机电流和对应的不同风压电流额定量；

控制模块40，用于根据温度采集模块10反馈的环境温度、对电流检测模块30检测的风机电流进行温度补偿；并据此及存储模块50中存储的风机当前转速对应的风机电流与对应的风压电流额定量检测当前外界风压是否产生风堵。

由上可以看出，本发明装置充分考虑到环境温度对风机电流的影响，实现降低环境温度对风机电流影响带来的风压检测误差。

上述装置，其特征在于，所述风机模块20包括：

风机22，用于排出燃气热水器燃烧产生的废气；

风机控制电路21，用于启动和关闭风机22，并控制风机22以其转速范围内不同的转速工作。

由上可以看出，本发明装置可以控制风机以不同的转速排出燃气热水器燃烧产生的废气。

本发明提供的一种风压检测方法，其特征在于，预先存储在无风压下风机不同转速对应的经温度补偿的不同风机电流和对应的不同风压电流额定量，还包括步骤：

A、检测风压检测装置所处环境温度、风机当前转速及风机电流；

B、根据所述环境温度对所述风机电流进行温度补偿；

C、根据温度补偿后的风机电流的值、及预先存储的风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值与风机当前转速对应的风压电流额定量判断当前外界风压是否产生风堵。

由上可以看出，本发明方法采用对风机电流进行温度补偿的方式实现降低环境温度对风机电流影响带来的风压检测误差。

上述方法，其特征在于，对风机电流进行温度补偿采用下述公式进行：

C_T＝C-C_A(T)；

C为无风压下当前风机转速对应的风机电流；T为风压检测装置当前环境温度；C_A(T)为在当前环境温度T下风机电流需要补偿的电流值；C_T为经温度补偿后的风机电流。

由上可以看出，本发明方法使用上述公式可以消除因环境温度变化产生的风机电流变化对风压检测的影响。

上述方法，其特征在于，所述C_A(T)采用最小二乘法确定。

上述方法，其特征在于，所述C_A(T)为下述函数：

T≥30℃时，C_A(T)＝80mA；

10℃≤T＜30℃时，C_A(T)＝8×(T-20)mA；

T＜10℃时，C_A(T)＝-80mA。

由上可以看出，本发明使用最小二乘法确定C_A(T)，可以避免正负误差相抵。

上述的方法，其特征在于，所述步骤C包括子步骤：

C1、将风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值与预先存储的风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值作差值运算；

C2、判断所述差值运算的结果是否小于风机当前转速对应的风压电流额定量；若是，则产生所述风堵；否则未产生风堵。

由上可以看出，本发明方法简单高效，利于风压检测的实施。

上述方法，其特征在于，所述风压电流额定量按如下方式确定：

M、检测在能够产生风堵的风压下不同风机转速对应的不同风机电流；

N、依次将在所述风压下的不同风机转速对应的不同风机电流与预先存储的无风压下不同风机转速对应的不同风机电流作差值运算作为风压电流额定量。

由上可以看出，本发明方法使用风压电流额定量可以消除不同种类风机差异带来的风压检测误差。

上述方法，其特征在于，判断当前外界风压产生风堵时还包括：

发出风堵报警和/或关闭燃气热水器进气阀。

由上可以看出，本发明方法可以产生有效处理风堵的措施。

附图说明

图1为本发明风压检测的装置模块图；

图2为本发明风压检测装置的电路图；

图3为本发明风压检测装置在出厂前设置的自学习流程图；

图4为本发明风压检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合图1、图2详细介绍应用于燃气热水器的本发明风压检测装置。

如图1所示的一种风压检测装置，主要包括：温度采集模块10，风机模块20，电流检测模块30，控制模块40和存储模块50。其中：

温度采集模块10用于采集风压检测装置所处环境温度。

风机模块20用于排出燃气热水器燃烧产生的废气，主要由风机控制电路21和风机22组成。其中，风机控制电路21用于控制风机22工作，如启动、关闭风机22，调整风机22转速等。风机22用于排出燃气热水器燃烧产生的废气。

电流检测模块30用于检测不同风机转速下对应的风机电流。

存储模块50与控制模块40相连，用于存储风压检测装置在无风压环境下，不同风机转速对应的经过温度补偿后的不同风机电流值；还存储有不同风机转速下的不同风压电流额定量。其中，本发明将生成不同风机转速对应的经过温度补偿后的不同风机电流值和不同风压电流额定量的过程称为自学习过程，将在后文进行描述。

其中，风压电流额定量的定义为：在当前环境的风压为100Pa(该值为产生风堵的风压，可根据风扇实际情况修改)下检测出某一风机转速对应的风机电流；接着在当前环境为无风压下检测出达到上述风机转速对应的风机电流；将上述两种风压状态下的风机电流作差值运算，所述运算的结果即为在所述风机转速下的风压电流额定量。上述风压电流额定量的设定过程在相同的环境温度下完成，因此在两种风压环境下检测获得的风机电流没有受到环境温度变化的影响，故在检测风机电流时不需要进行温度补偿。重复上述过程，可获得在风机22的转速范围内不同风机转速下的不同的风压电流额定量。

控制模块40与上述各个模块连接，用于控制所述风压检测装置各个模块的工作，并根据温度采集模块10的环境温度反馈，电流检测模块30的风机电流反馈获得当前环境温度和风机电流，并根据存储模块50存储的相关信息和获得的风机电流判断出外界风压的大小(下文将介绍具体执行方法)。如图2所示，本实施例采用MCU组成控制模块40。

图2示出了图1的一个具体电路图，在本实施例中，温度采集模块10采用负温度系数热敏电阻(NTC)构成的温度传感器，当环境温度发生变化时，对应的电阻值也发生变化，通过电阻的分压作用产生电压变化以由MCU40检测到，再经过查表的方式获得不同电压对应的稳定从而得以检测出不同的温度。风机22发出的风机反馈(风机转速)由风机控制电路22采用霍尔传感器输出风机反馈脉冲信号给MCU40，由MCU40将该脉冲信号转成数字信号后进行处理。风机控制电路22采用BULK电路控制风机22。风机电流检测电路30采用串联电阻，并加入放大电路输出风机电流，由MCU40将该电流信号转成数字信号后进行处理。本实施例中的BULK电路及放大电路均为常用电路，在此不再赘述。

下面结合图1～4详细介绍本发明应用于燃气热水器时的风压检测方法。

本发明风压检测方法中的自学习过程可以在安装该风压检测装置的燃气热水器出厂时，置入测试箱环境中完成。具体包括下述三部分：

第一部分：将所述风压检测装置放入测试箱，测试箱设为无风压(风压小于一定范围均可视作无风压)和恒温条件，由风机控制电路21启动风机22并使风机22依次以其转速范围内的不同转速工作，由风机电流检测电路30检测出不同风机转速对应的风机电流，同时记录下由温度采集模块10采集到的测试箱的温度(或读取测试箱所设置的温度)，由控制模块40根据所述温度对不同风机转速对应的不同风机电流值进行温度补偿运算(下文介绍)并存储于存储模块50中。

第二部分：再设定测试箱产生风压为100Pa，如上方式检测出该风压下不同风机转速对应的不同风机电流(未经温度补偿)；再分别将各个风机转速下无风压测得的风机电流(未经温度补偿)与100Pa的风机电流(未经温度补偿)计算差值，获得各个风机转速下的风压电流额定量。

第三部分：通过实验获得温度补偿函数，即环境温度与风机电流变化值之间的关系。具体为：将测试箱设置为无风压(风压小于一定范围均可视作无风压)条件下，通过调节安装于该测试箱的具有能够控制安装于该箱体的发热电阻丝和制冷压缩机以实现调节箱内温度的温控器，将箱内温度设置为某值，然后控制风机控制电路21启动风机22并使风机22以其转速范围内的某转速工作，由风机电流检测电路30检测出在该温度下对应的风机电流；将箱内温度调节为另一定值，然后控制风机控制电路21启动风机22并使风机22达到上述转速工作，由风机电流检测电路30检测出在该温度下达到所述风机转速对应的风机电流。重复上述过程，获得同一转速在各个环境温度下对应的电流值；然后通过最小二乘法获得相对于20℃环境温度变化与电流变化值的对应关系函数。经多次实验，相对于20℃下，不同转速下获得的不同环境温度的变化与电流变化值之间的关系基本相同，即温度补偿函数与转速基本无关，本实施例中的温度补偿函数如下表1所示：

T	T≥30℃	10℃≤T＜30℃	T＜10℃
				CA(T)	80mA	8×(T-20)	-80mA

表1

需要说明的是，上表1对应的实施例以20℃环境温度为基准，去建立相对于20℃变化后的环境温度与电流变化值之间的关系，不难理解，所使用的基准温度不同，获得的温度补偿函数也会不同。其中，表1中T表示变化后的环境温度，C_A(T)表示对应的风机电流变化量，即相对于20℃需要补偿的电流值。通过该表1的温度补偿函数即可实现上文描述的温度补偿。

其中，上述计算各个风机转速下的风压电流额定量和计算温度补偿函数是通过实验室确定，确定之后可由生产线的同批产品通用。而对于风机不同转速对应的温度补偿后的不同电流值可分别由各个风机在出厂前进行自学习。

下面参见图3示出的风压检测装置在出厂前设置的自学习过程的流程图，对该过程进一步详细说明，包括以下步骤：

步骤301～303：风压检测装置上电后，首先确定当前环境是否为无风压状态：若是，则进入步骤304；否则，发出报警提示存在风压。

在本实施例中，所述风压检测装置需要学习的是在无风压环境下，在风机22的转速范围内不同风机转速和风机电流之间的关系。

在测试箱环境下，所述测试箱具有能够开闭的箱盖可使自学习环境满足无风压条件，并可通过设置在箱内的风压传感器检测箱内是否存在风压，若其内部存在风压，可发出报警提示存在风压。

步骤304：检测并记录下所述风压检测装置当前所处环境温度，启动风机22到其转速范围内不同的转速，检测并记录下不同风机转速对应的不同风机电流。

步骤305：将上述自学习到的不同风机转速下对应的风机电流进行温度补偿。

本实施例通过下述公式计算实现不同风机转速下对应的风机电流的温度补偿：

C_T＝C-C_A(T)

其中，C为无风压环境下风机转速为V时对应的风机电流；T为风压检测装置当前环境温度；C_A(T)为在当前环境温度T下风机电流需要补偿的电流值，C_A(T)根据表1进行确定；计算结果C_T即为在当前环境温度下，经温度补偿后的风机转速为V时对应的风机电流。重复上述公式即可获得不同风机转速下对应的温度补偿后的不同风机电流。

步骤306～307：判断风压检测装置自学习是否结束：若是，则保存自学习结果至存储模块50；否则，返回步骤304继续检测和记录下所述风压检测装置在上述环境温度下，风机22转速范围内不同风机转速对应的不同风机电流。

其中，可以通过手动控制结束风压检测装置自学习过程，或者在风压检测装置判断是否完成设定的不同风机转速下的自学习过程后由风压检测装置自动结束自学习过程。

上述步骤301～307即完成了图3示出的风压检测装置在出厂前设置的风机不同转速对应的温度补偿后的不同电流值的自学习过程，下面结合图4对用于出厂后在使用过程中风压的检测过程进行描述。

本实施例为了能够采集风机22所安装位置的环境温度，保证对风机电流温度补偿的精确性，将用于检测环境温度的温度采集模块10安装在远离燃气热水器加热源且离风机22较近的位置，如燃气热水器风机一侧的外壳侧壁上。这里远离加热源且有换气口可与外界进行热交换，从而保证环境温度检测的精确性。

步骤401：启动燃气热水器正常控制程序。

本实施例所述燃气热水器正常控制程序即指通常燃气热水器的工作过程，例如，点火，加热，出水等等。

步骤402：燃气热水器正常控制程序启动后，风机控制电路21启动风机22并使风机22维持某一转速。由风压检测装置的温度采集模块10检测所处环境温度，以及由电流检测模块30检测风机当前转速下的风机电流。

步骤403：根据下述公式计算出上述风机转速下对应的风机电流经温度补偿后的值：

C_T1＝C₁-C_A1(T₁)

其中，C₁为步骤402所检测出的当前风机转速V₁对应的风机电流，T₁为步骤402中检测出的当前所处环境温度，C_A1(T₁)为在环境温度T₁下风机电流C₁需要补偿的电流值，根据上表1中数据进行确定，计算结果C_T1即为当前风机转速V₁对应的经温度补偿后的风机电流。

步骤404～405：在存储模块50记录的自学习结果中查找到无风压状态时当前风机转速V₁对应的经温度补偿后的风机电流值；然后判断查找的该值与步骤402所述的温度补偿后的风机电流值的差值是否小于当前风机转速V₁下的风压电流额定量C_d：若是，进入步骤406；否则，返回步骤402继续检测当前环境温度及当前风机转速对应的风机电流。

在本实施例中，假设自学习结果中记录的无风压状态时当前风机转速V₁对应的经温度补偿的风机电流为C_{T1`</sub>(C<sub>T1`}＝C_{1`</sub>-C<sub>A1</sub>(T<sub>2</sub>)，C<sub>1`}为自学习结果中风机转速V₁对应的风机电流，T₂为自学习时风压检测装置所处环境温度，C_A1(T₂)为环境温度T₂下风机电流C_{1`</sub>需要补偿的电流值)，即判断步骤403得出的C<sub>T1</sub>与自学习结果中记录的C<sub>T1`}的差值是否小于风机转速V₁对应的风压电流额定量C_d，当C_T1-C_T1`＜C_d时，此时风压过大，会产生风堵，执行步骤114。

需要说明的是，由C_T1-C_{T1`</sub>＜C<sub>d</sub>可以推导出(C<sub>1</sub>-C<sub>A1</sub>(T<sub>1</sub>))-(C<sub>1`}-C_A1(T₂))＜C_d，如果T₁＝T₂，即风压检测装置当前所处环境温度与自学习时风压检测装置所处环境温度相同，此时由于温度没有发生变化，因此可以推导出C₁-C_1`＜C_d，风机电流没有受到温度变化的影响；相反，如果T₁≠T₂，即风压检测装置当前所处环境温度与自学习时风压检测装置所处环境温度不相同，此时由于温度发生变化，会对风机转速V₁对应的风机电流产生影响，因此通过加入温度补偿则可以减小环境温度变化对风压检测带来的误差。

步骤406：风压检测装置向燃气热水器发出风堵故障报警后，燃气热水器相应控制电路关闭进气阀，停止加热。

以上风压检测方法通过自学习无风压环境中不同风机转速对应的风机电流并对该风机电流进行温度补偿，大大降低了因为不同风机间存在着的个体差异和温度变化对风机电流的影响而造成的风压检测结果误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风压检测装置，其包括：

温度采集模块(10)，用于采集风压检测装置所处环境温度；

风机模块(20)，用于排出燃气热水器燃烧产生的废气及控制风机转速；以及

控制模块(40)；

其特征在于，

其还包括：

电流检测模块(30)，用于检测风机电流；

存储模块(50)，用于存储在无风压下风机不同转速对应的经温度补偿的不同风机电流和对应的不同风压电流额定量；

所述控制模块(40)用于根据温度采集模块(10)反馈的环境温度、对电流检测模块(30)检测的风机电流进行温度补偿；并据此及存储模块(50)中存储的风机当前转速对应的风机电流与对应的风压电流额定量检测当前外界风压是否产生风堵。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风机模块(20)包括：

风机(22)，用于排出燃气热水器燃烧产生的废气；

风机控制电路(21)，用于启动和关闭风机(22)，并控制风机(22)以其转速范围内不同的转速工作。

3.一种风压检测方法，其特征在于，预先存储在无风压下风机不同转速对应的经温度补偿的不同风机电流和对应的不同风压电流额定量，还包括步骤：

A、检测风压检测装置所处环境温度、风机当前转速及风机电流；

B、根据所述环境温度对所述风机电流进行温度补偿；

C、根据温度补偿后的风机电流的值、及预先存储的风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值与风机当前转速对应的风压电流额定量判断当前外界风压是否产生风堵。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对风机电流进行温度补偿采用下述公式进行：

C_T＝C-C_A(T)；

C为无风压下当前风机转速对应的风机电流；T为风压检测装置当前环境温度；C_A(T)为在当前环境温度T下风机电流需要补偿的电流值；C_T为经温度补偿后的风机电流。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述C_A(T)采用最小二乘法确定。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述C_A(T)为下述函数：

T≥30℃时，C_A(T)＝80mA；

10℃≤T＜30℃时，C_A(T)＝8×(T-20)mA；

T＜10℃时，C_A(T)＝-80mA。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括子步骤：

C1、将风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值与预先存储的风机当前转速对应的经温度补偿的风机电流的值作差值运算；

C2、判断所述差值运算的结果是否小于风机当前转速对应的风压电流额定量；若是，则产生所述风堵；否则未产生风堵。

8.根据权利要求3或7所述的方法，其特征在于，所述风压电流额定量按如下方式确定：

M、检测在能够产生风堵的风压下不同风机转速对应的不同风机电流；

N、依次将在所述风压下的不同风机转速对应的不同风机电流与预先存储的无风压下不同风机转速对应的不同风机电流作差值运算作为风压电流额定量。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，判断当前外界风压产生风堵时还包括：

发出风堵报警和/或关闭燃气热水器进气阀。